poudres métalliques de hanche font référence à des poudres sphériques spécialisées utilisées dans les technologies émergentes de fabrication additive de métaux pour les implants et les prothèses de la hanche. Ce guide couvre les alliages courants, les propriétés, les applications, les spécifications et les fournisseurs.
Aperçu des poudres métalliques pour hanche
Également appelés poudres pour arthroplastie de la hanche, ces matériaux avancés permettent d'imprimer en 3D des composants de remplacement de l'articulation de la hanche spécifiques au patient, présentant des géométries complexes et des performances mécaniques supérieures à celles des implants traditionnels.
Les principales caractéristiques des poudres métalliques pour hanches sont les suivantes
| Propriétés | Caractéristiques |
|---|---|
| Alliages | Titane, chrome cobalt, acier inoxydable |
| Forme des particules | Très sphérique |
| Répartition par taille | 15-45 microns typiques |
| Densité | Optimisé pour l'étalement et l'emballage |
| Caractéristiques principales | Biocompatible, haute résistance, résistant à la corrosion, performance in vivo prouvée |
| Processus de fabrication | Fabrication additive – ; Jet de liant, DED, PBF |
| Applications | Cotyles de hanche, tiges, revêtements acétabulaires et coquilles |
Les poudres de hanche continuent de progresser pour améliorer les performances, la longévité et la biocompatibilité des implants orthopédiques imprimés en 3D.
Types d'alliages
Les poudres métalliques courantes pour les hanches sont les suivantes
| alliage | Composition | Propriétés |
|---|---|---|
| Titane Ti64 | Titane, aluminium, vanadium | Rapport résistance/poids élevé, bio-inertie |
| Chrome cobalt | Cobalt, chrome, molybdène | Résistance à l'usure, Résistance à la corrosion |
| acier inoxydable | Fer, chrome, nickel, molybdène | Rapport coût-efficacité, Possibilité de traitement |
Alliages émergents
De nouveaux alliages comme le TMZF® titane-molybdène-zirconium-fer adaptent les performances mécaniques et la capacité d'intégration osseuse grâce à la fusion sélective par laser.
Propriétés mécaniques
Les poudres métalliques Hip permettent d'obtenir les propriétés ASTM suivantes lors de la fabrication additive :
| Propriété | Valeurs communes |
|---|---|
| Résistance à la traction | 750-1300 MPa |
| Limite d'élasticité | 450-1150 MPa |
| Allongement à la rupture | 8-25% |
| Dureté | 280-550 HV |
| Rugosité de la surface (Ra) | Optimisé pour la croissance osseuse |
Les performances mécaniques dépendent de paramètres tels que l'épaisseur de la couche, la puissance du laser, la vitesse de balayage, etc. pendant l'impression AM.
Applications
Les utilisations typiques des poudres de métaux de la hanche sont les suivantes :
| Composant | Détails |
|---|---|
| Coupes de hanche | Composant acétabulaire de forme hémisphérique avec surface texturée pour l'intégration osseuse |
| Tiges fémorales | S'étendant dans le fémur, fixé au composant du cotyle de la hanche |
| Doublures et coquilles | La doublure offre une surface d'articulation ultra-légère, fixée dans la coque extérieure. |
Avantages
Les composants en poudre de la hanche adaptés aux besoins du client améliorent la longévité et retardent/évitent les opérations de remplacement grâce à l'optimisation :
- Fixation et croissance de l'os
- Faible production de débris d'usure
- Élimination des faiblesses de l'interface du ciment
Spécifications
poudres métalliques de hanche doit satisfaire aux spécifications minimales suivantes, conformément aux normes ISO et ASTM :
| Attribut | Limites des spécifications |
|---|---|
| Composition des alliages | Selon les spécifications du grade (AMS/UNS) |
| Taille des particules | 10-45 microns |
| Densité apparente | ≥ 80 % de l'alliage |
| Débit | 25-50 s/50g |
| Sphéricité | ≥ 0,9 préféré |
Les poudres spéciales pour hanches vont encore plus loin en optimisant la forme des particules, leur structure interne et la chimie de leur surface pour un étalement, un tassement et un frittage parfaits lors de l'impression.
Suppliers
Les principaux fournisseurs mondiaux de poudres métalliques pour les hanches sont les suivants
| Fournisseur | Notes communes | Estimation du prix |
|---|---|---|
| AP&C | Ti64, CoCr, Acier | 500-1500 $/kg |
| Additif pour charpentier | Ti64, CoCrMo | 800-2000 $/kg |
| Praxair | Ti64, CoCr, SS316L | 600-1800 $/kg |
| Sandvik Osprey | Ti6AL4V ELI, CoCr ASTM F75 | 750-2500 $/kg |
Les prix varient en fonction des quantités commandées, des spécifications de la poudre et de l'alliage choisi. Certaines poudres personnalisées pour l'AM coûtent plus de 3 000 à 5 000 dollars par kilogramme.
Avantages et inconvénients
| Pour | Cons |
|---|---|
| Géométries complexes et personnalisées | Coûts de matériel actuellement élevés |
| Propriétés mécaniques optimisées | Données cliniques limitées à long terme |
| Permet de nouvelles structures poreuses | Couverture limitée des options émergentes par les payeurs |
| Simplifie les révisions d'implants défectueux | Étapes de post-traitement nécessaires |
| Rationalisation de la logistique chirurgicale | Incertitude sur les modalités de remboursement |
Principaux enseignements
- Les principaux fabricants de métaux proposent désormais des poudres de hanche optimisées pour le jet de liant et l'impression au laser.
- De nouveaux alliages et de nouvelles architectures améliorent les performances des implants traditionnels
- Les preuves cliniques continuent de s'accumuler en ce qui concerne la sécurité et l'efficacité
FAQ
Q : Combien d'implants orthopédiques utilisent l'impression 3D métallique aujourd'hui ?
R : On estime que 4 à 5 % de tous les dispositifs orthopédiques tels que les implants de la hanche, du genou et de la colonne vertébrale sont actuellement fabriqués de manière additive à partir de poudres métalliques de première qualité. Mais on s'attend à ce que l'adoption de cette technologie augmente de façon exponentielle.
Q : La corrosion des métaux ou les ions provenant des implants imprimés suscitent-ils des inquiétudes ?
R : Tous les implants métalliques présentent un risque de corrosion et de débris, mais les progrès réalisés dans le domaine des alliages, des contrôles de fabrication et des traitements de surface permettent aujourd'hui de minimiser les risques et de les rendre comparables à ceux des implants conventionnels à base de moulage ou de forgeage.
Q : Comment la pandémie a-t-elle perturbé l'accès aux procédures de remplacement des articulations, y compris les options imprimées en métal ?
R : Les suspensions temporaires des procédures non urgentes ont considérablement limité les remplacements de la hanche et du genou. Mais l'accès est en train de rebondir et les chirurgiens sont de plus en plus conscients des avantages des approches imprimées en 3D.
Q : Les implants imprimés en 3D réduiront-ils les coûts par rapport aux prothèses de hanche traditionnelles ?
R : Actuellement, les implants imprimés sont plus chers que les implants génériques, mais ils permettent une tarification basée sur la valeur, compte tenu des avantages en termes de performances cliniques. En cas d'adoption plus large, les économies d'échelle de fabrication pourraient améliorer le rapport coût-efficacité.